有机-无机在纳米尺度上的有序复合是仿生构建功能材料的关键。在自然界中的生物骨就是有机胶原蛋白基质和无机羟基磷灰石（HAP）晶体多级组装体的典型。不同于实验室所制备的棒状HAP晶体，骨中HAP纳米晶体是已知生物材料中最薄的晶体，一般为厚度为1.5-2.0纳米的薄片。生物体系能够将HAP薄片在蛋白基质间隙中进行定向排列并构建出胶原—HAP有序复合材料从而形成骨骼，这样的纳米基本结构可以使骨在拥有良好的力学强度的同时还具有一定的抗弯应力。目前在类骨材料的仿生构建中人们所面临的挑战是如何在纳米尺度实现有机-无机的有序复合。
   化学系唐睿康课题组在仿生矿化技术基础上，通过磺基丁二酸钠二辛酯（AOT）功能化牛血清蛋白（BSA），利用BSA-AOT在磷酸钙溶液中的自组装体诱导构建了具有有机-无机复合特征的颗粒。这些颗粒具有规整形貌且尺寸均一，在X衍射下表现出单晶的基本特征。但事实上它们是由相对独立的无机和有机层状交替叠加而构成的，是一种新颖的有机-无机超晶体。其中无机层可以形成一个完整的HAP晶体薄片，厚约2纳米，达到了最小晶体的尺度；有机薄层厚度也仅为1纳米，且将相邻的无机层紧密联结、取向一致。这样的结构使整个晶体具有一定的弹性形变，在外力的冲击下其内部结构能沿着纳米薄层进行弯曲。而且这种形变是完全可逆的，当外力消失后晶体能够复原、没有任何损伤，因此所获得的磷酸钙复合材料可以被称为是弹性晶体。此复合晶体的弹性模量为6 GPa左右，远低于HAP本体的112 GPa，甚至还优于普通生物骨（通常在10至30 GPa之间）。从结构特征及力学性能上来看，该工作基本上在纳米尺度实现了类骨材料的仿生制备并得到了一种新颖的复合超晶体结构，相关成果已发表在Adv. Mater.（Self-Assembled Organic–Inorganic Hybrid Elastic Crystal via Biomimetic Mineralization, Adv. Mater.2010, 22, 3729–3734）。该工作另一亮点是通过AOT修饰非矿化BSA并将其转变为矿化功能蛋白，这为矿化蛋白的结构和功能模拟提供一个简便有效的化学途径。研究还发现，通过改变AOT和BSA的相对组成可以控制复合晶体的形貌和尺寸，这部分工作发表在Nanoscale上(Controlled formation of calcium-phosphate-based hybrid mesocrystals by organic–inorganic co-assembly, Nanoscale, 2010, 2, 2456–2462）。该领域工作是在中央高校基本科研业务费、国家自然科学基金和浙江省自然科学基金共同资助下完成，实验主要完成人是化学系09级博士研究生翟哈雷同学。

（化学系 供稿）